DE3231830A1

DE3231830A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung des vorhandenseins eines objektes

Info

Publication number: DE3231830A1
Application number: DE19823231830
Authority: DE
Inventors: Mats 72240 Västeras Björkelund
Original assignee: Kockumation 722 33 Vaesteras AB; KOCKUMATION AB
Current assignee: REMA CONTROL VAESTERAAS SE AB
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1983-03-10
Anticipated expiration: 2002-08-27
Also published as: NO822189L; FR2512213A1; DE3231830C2; SE8105051L; NO156914C; NO156914B; FR2512213B1; CA1207864A; FI71992B; SE425126B; US4555633A; FI822957L; FI71992C; FI822957A0

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objekts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Peststellung des Vorhandenseins eines Objekts in einer Meßzone gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 5. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der Ausdehnung des Objekts längs einer in der Meßzone gelegenen Bezugslinie mit einem von der Querschnittsform des Objekts abhängigen Genauigkeitsgrad. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beruhen auf dem Erfassen eines Längenabschnitts, der durch ein zu messendes Objekt auf einer Bezugslinie abgeschirmt wird. Je nach Querschnittsform des Objekts entspricht der abgeschirmte Längenabschnitt, wie später im einzelnen erläutert werden wird, entweder der tatsächlichen Ausdehnung des gemessenen Objekts längs der Bezugslinie, wobei in diesem Fall die Erfindung zur Messung dieser Ausdehnung benutzt werden kann, oder der abgeschirmte Längenabschnitt ist größer als die Ausdehnung des gemessenen Objekts längs der Bezugslinie, so daß bei solchen Objekten (und ebenso bei den zuerst genannten Objekten) die Erfindung zur Feststellung des Vorhandenseins des Objekts in einer die Bezugslinie enthaltenden Meßzone benutzt werden kann, mit dem Vorteil, daß die Anzeige von so kleinen Objekten (wie Schmutz- oder Abfallpartikel) in der Meßzone vermieden werden kann.

Zu den Objekten, deren Ausdehnung nach der Erfindung mit genügender Genauigkeit bestimmt werden kann,

gehören Objekte mit zumindest ungefährem kreisförmigem Querschnitt, deren Mittelpunkt auf der Bezugslinie liegt. Mit "ungefähr kreisförmigem Querschnitt" sind einerseits geometrische Formen nahe einer Kreisform wie Ellipsen mit einer geringen Differenz zwischen ihren Achsen oder Polygone mit einer größeren Anzahl von Seiten und andererseits einem Kreis angenäherte unregelmäßige Formen wie die Querschnitte von Baumstämmen gemeint. Die Erfindung eignet sich somit besonders zur Messung von Stammdurchmessern in der Sägeindustrie und sie wird deshalb gegen diesen Hindergrund näher erläutert.

In der US-PS 3 806 253 ist eine Meßvorrichtung beschrieben, bei der auf einer Seite eines gemessenen Objekts eine Reihe von Sendern (lichtabgebende Dioden LED) und auf der gegenüberliegenden Seite eine Reihe von Empfängern (Fotodioden) in vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Die Sender werden einer nach dem anderen aktiviert und die Empfänger werden abgefragt. Der Querschnittsdurchmesser des gemessenen Objekts wird aus der Anzahl der Empfänger ermittelt, die aufgrund Abschirmung durch das gemessene Objekt kein Licht von einem der Sender empfangen haben. Die beste Genauigkeit der Vorrichtung, das Auflösungsvermögen, ist gleich der Hälfte des Abstands zwischen den Empfängern, zum Beispiel 1 cm.

In derselben Patentschrift ist weiterhin eine Vorrichtung beschrieben, bei der zwei Sender-Empfänger-Paare zwei Strahlungswege erzeugen, die einander überschneiden, wobei das Objekt in die Ebene seines Querschnitts bewegt wird, so daß es zuerst den einen und dann den anderen Strahlungsweg anderswo als in ihrem gemeinsamen Überschneidungspunkt durchbricht. Der gemes-

sene Durchmesser ergibt sich mit Hilfe der Zeit, in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit, während welcher beide Strahlungswege abgeschirmt worden sind.

In der SE-PS 388 272 ist eine Meßvorrichtung für Objekte mit trapezförmigem Querschnitt wie Bretter beschrieben, wo ebenfalls ein Sender-Empfänger-Paar benutzt wird zwecks Erzeugung von Strahlungswegen, die einander überschneiden, wobei ein Element in diesem Paar möglicherweise verdoppelt ist, zum Beispiel ein Empfänger zwei Sendern zugeordnet ist.

Alle bisher bekanntgewordenen Verfahren und Vorrichtungen haben indessen einen oder mehrere der folgenden Nachteile:

- das Auflösungsvermögen ist durch den tatsächlichen Abstand der Empfänger bestimmt und eine größere Anzahl von Empfängern (die für die Einhaltung kleinerer Abstände benötigt wird) macht die Konstruktion teuer, da Empfänger wesentlich teurer als Sender sind;

- es werden bewegliche Teile wie Drehspiegel und dergleichen benutzt, was Probleme hervorruft, da sie temperaturempfindlich sind, Abnutzung unterliegen, empfindlich auf Erschütterungen sind und häufig auch zu einer begrenzten Lebensdauer führen;

- Komponenten mit sehr hohen Genaugikeitsanforderungen (wie zum Beispiel Spiegel und Linsen zur Bündelung von Licht und/oder zum Ablenken oder Parallel-Machen von Licht) werden benötigt, die ziemlich teuer sind, ohne indessen völlig zu befriedigen;

- Komponenten mit einer sehr verringerten Nutzlebens-

dauer im Vergleich mit anderen Teilen des Systems müssen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Laser usw.;

- das zu messende Objekt muß quer zu seiner Längserstrekkung befördert werden, was Probleme verursachen kann,

da es zum Beispiel schwierig ist, einen Baumstamm wahrend eines Transports ruhig auf einem Förderer liegen zu haben, und außerdem ist es in einem solchen Fall erforderlich, mehrere Meßvorrichtungen in mehreren Meßebenen längs der Gesamtlänge des Objektes zu plazieren, um die Durchmesser des Objekts längs dessen gesamter Länge messen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein besseres Auflösungsvermögen erreicht wird, als es sich aus dem Abstand der Sender ergeben würde. Außerdem sollen weniger teure Empfänger als billige Sender erforderlich sein. Die zu schaffende Vorrichtung soll keine bewegliche und/ oder prazisionsbearbeitete optische oder andere Komponenten benötigen. Die Messung der Durchmesser soll längs der gesamten Erstreckung des zu messenden Objekts möglich sein, indem das Objekt in bekannter Weise in seiner Längsrichtung an einer einzigen Meßvorrichtung vorbeibewegt wird.

Die gestellten Aufgaben werden mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gelöst, wie sie durch die Patentansprüche gekennzeichnet sind. Allgemein ist das Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objektes in einer Meßzone nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzone von einer Anzahl ortsfester Strahlungssender und -empfänger gebildet wird, die auf zumindest zwei gegenüberliegenden, die Meßzone flan~ kierenden Seiten angeordnet sind, so daß sich die zwisehen ihnen verlaufenden Strahlungswege in der Meßzone überschneiden, daß die Sender und Empfänger mittels einer Elektronikeinheit durch Aktivierung dieser Sender und dieser Empfänger nach Art eines Abtastungsdurchlaufs

gesteuert werden, indem die Sender einzeln nacheinander und die Empfänger in vorgegebenen Gruppen von einem oder mehreren nacheinander aktiviert werden, daß die Abschirmung einzelner Strahlungswege durch das Objekt mittels der Elektronikeinheit erfaßt wird durch Erzeugung eines Netzwerks dieser Strahlungswege, die sich in einem Netzwerk vorbestimmter Ortskreuzungen treffen,' daß die Orte dieser Kreuzungen gespeichert werden, und daß eine Abmessung des Objekts längs einer Linie in der Meßzone auf der Grundlage der von dem Objekt abgeschirmten und nicht abgeschirmten Kreuzungen bestimmt wird«

Zum Messen sich verjüngender Objekte wie von Baumstämmen oder dergleichen ist die Erfindung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die Orte der Kreuzungen der Strahlungswege in der Elektronikeinheit gespeichert werden, daß eine Abmessung des Objekts längs einer Linie in der Meßzone auf. der Grundlage der von dem Objekt abgeschirmten und nicht abgeschirmten Kreuzungen bestimmt wird, daß das Objekt, von dem bekannt ist, daß es längs dieser Bezugslinie in der Meßzone an aufeinanderfolgenden Stellen seiner Länge in der Größe abnimmt, durch die Meßzone in Richtung seiner Länge bewegt wird, und daß die Sender und Empfänger bei jeder Messung längs seiner Länge ausgehend von der vorherigen Messung gesteuert werden, wobei die Geschwindigkeit jeder Messung beschleunigt wird gegenüber dem wie sie wäre, wenn jede Messung auf der Grundlage aller dieser vorbestimmten Ortskreuzungen erfolgen würde.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung haben mehrere Vorteile. Es werden keine beweglichen Teile benötigt, die, wie gut bekannt, leicht beschädigt werden könnten, Funktionsstörungen durch Schmutzpartikel usw. erleiden könnten und meist eine kürzere Lebensdauer

haben wie ortsfeste Teile. Es wird eine wesentlich geringere Anzahl von Empfängern im Verhältnis zu Sendern benötigt, und das Auflösungsvermögen der Vorrichtung hängt vom Abstand der Sender ab und nicht von dem der Empfänger, und dieses Auflösungsvermögen ist immer besser als dieser Abstand, zum Beispiel 0,5 oder 0,25 dieses Abstands. Ein Sender in Form einer Infrarotlicht aussendenden Diode ist im allgemeinen etwa siebenmal billiger als ein entsprechender Empfänger in Form einer Infrarot-Fotodiode. Als Sender (LED) und als Empfänger (Fotodioden) können im Handel erhältliche Teile benutzt werden, zum Beispiel als Sender die Licht emmittierenden Dioden TIL 48 von Texas Instruments und als Doppelempfänger die Doppelfοtodioden FIL-S2D von United Detector Technology Incorporated.

Όί&- Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 mehr im einzelnen die Strahlungswege in einem Bereich der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 schematisch zwei Ausführungsformen des Empfängers; Fig. 4 die Strahlungswege für diese zwei Empfängerausführungsformen;
Fig. 5 und 6 zwei Möglichkeiten zur Anordnung der Reihen

gegenüberliegender Sender und Empfänger; Fig. 7 und 8 zwei Möglichkeiten, wie diese Reihen beendet werden können;

Fig. 9 vier Ausführungsformen von Meßrahmen für die er- · .findungsgeraäße Vorrichtung; und

Fig.10 ein elektronisches Funktionsdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1 wird ein zu messendes Objekt 10, zum Beispiel ein Stamm,auf einer Trageinrichtung 25, zum Beispiel auf einem Förderer, getragen. Auf jeder Seite der Trageinrichtung 25 sind eine Anzahl Strahlungssender 11a, lib, ... und eine Anzahl Strahlungsempfänger 12a, 12b, ... angeordnet. Die Empfänger sind mit vorgegebenen gegenseitigen Abständen c_ angeordnet und zwischen je zwei benachbarten Empfängern sind mehrere Sender in kleineren gegenseitigen Abständen d_ angeordnet. Es ist somit eine größere Anzahl von Sendern als von Empfängern vorhanden. Der Abstand zwischen einem Empfänger und einem benachbarten Sender beträgt 0,5 d.

In dem gezeigten Beispiel sind die Sender und die Empfänger in geraden Reihen A_, J3 angeordnet und zwar je eine Reihe auf jeder Seite der Trageinrichtung 25. Die Reihen A_, 13 sind im gegenseitigen Abstand a, angeordnet und eine Meßzone E_- ist zwischen ihnen gebildet. Die Reihen A_, B. erstrecken sich in Wirklichkeit bis zu den Orten £, JD, was aus Gründen der Klarheit der Darstellung nicht gezeigt ist.

Durch die Mitte des vermessenen Objektes 10 erstreckt sich eine Bezugslinie R₁, die in dem gezeigten Beispiel in gleichen Abständen 0,5 a von beiden Reihen _A, B_ entfernt ist. Die Bezugslinie kann jedoch auch näher zur einen Reihe als zur anderen angeordnet werden, vorausgesetzt, daß sie nicht direkt neben einer der Reihen zu liegen kommt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Bezugslinie R, am besten in einem Bereich E'jst.der eine Ausdehnung von 0,67 a hat und gleich weit (0,17 a) von jeder der Reihen A, EJ entfernt ist.

Wenn alle Sender auf der einen Seite des vermessenen Objektes durch gerade Strahlungswege mit allen

Empfängern auf der gegenüberliegenden Seite verbunden sind und umgekehrt, so entsteht ein Netzwerk von Strahlen mit einer verhältnismäßig großen Anzahl von Schnittpunkten oder Kreuzungen, wie P- zwischen zwei (oder möglicherweise mehr) Strahlen. Die" Orte dieser Kreuzungen liegen fest, da sie durch die Geometrie der Meßvorrich~ tung bestimmt sind, und sie können somit ein einziges Mal in eine zugehörige Elektronikeinheit 20 eingespeist werden. Jeder Kreuzungspunkt ist eindeutig durch die Strahlen festgelegt, die sich in ihm schneiden. Der Kreuzungspunkt P.- ist beispielsweise durch die Strahlen 121 und 131 bestXmmt. Jeder Strahlungsweg ist seinerseits durch seine zwei Endpunkte bestimmt, das heißt durch einen bestimmten Sender und einen bestimmten Empfänger.

Die zwei Strahlen 121, 131 sind also durch die Sender-Empfänger-Paare llq-12a und llf-12v bestimmt.

Jeder Sender kann, wenn er aktiviert wird, ein divergierendes Strahlenbündel wie das Bündel 110 im Falle des Senders 11p aussenden, welches Bündel alle Strahlen zwischen zwei Grenzstrahlen 111-113 umfaßt. Die Sender sind weiterhin so angeordnet, daß sie je über einen zugeordneten Leiter, wie 13a, aktiviert und desaktiviert (das heißt an- und abgeschaltet) werden können, und zwar aufeinanderfolgend einer nach dem anderen mit Hilfe einer für solche Zwecke bekannten Einrichtung 21, die zweckmäßig eine Komponente der Elektronikeinheit 20 ist.

Auch die Empfänger sind über Leiter, wie 14a, mit der Elektronikeinheit 20 verbunden, um im selben Schritt, wie die Sender aktiviert, d. h.. . abgetastet oder abgefragt zu werden. Vorzugsweise werden die Empfänger nicht einer nach dem anderen abgefragt, sondern in Gruppen nacheinander, wobei jede Gruppe mehrere, zum Beispiel

drei Empfänger umfaßt (mit anderen Worten: für jeden Sender werden auf der gegenüberliegenden Seite drei Empfänger abgefragt).

Wenn in dieser Weise in der Elektronikeinheit 20 zum Beispiel festgestellt wird, daß, wenn der Sender Hf angeschaltet wird, der Empfänger 12v aktiviert ist, und, wenn der Sender Hp angeschaltet wird, der Empfänger 12a aktiviert ist (was wegen der im allgemeinen sehr hohen Folgefrequenz im wesentlichen gleichzeitig erfolgt), so kann hieraus der Schluß gezogen werden, daß der Kreuzungspunkt P- frei liegt.

Wenn ein zu vermessendes~Öbjekt wie ein Baumstamm 10 in die Meßvorrichtung eingeführt wird, so nimmt sie den Platz ein, wo eine Anzahl von Kreuzungen wie P- liegt. Infolge dieser Abschirmung wird kein StrahT oder werden zumindest nicht alle Strahlen, die sich normalerweise dort treffen, diese abgeschirmten Kreuzungen P~ erreichen.

Die Aussendung jedes Strahls wird jeweils von der Einrichtung 21 erfaßt, und wenn ein bestimmter Empfänger zur selben Zeit keine Aktivierung anzeigt, so kann der Schluß gezogen werden, daß der jeweilige Strahl oder die jeweiligen Strahlen (wenn mehrere Empfänger nicht ansprechen) nicht ungehindert durchgekommen sind, Im Falle der Kreuzung P- ist die Situation wie folgt: Wenn die Einrichtung 21*~angibt, daß der Sender Hd angeschaltet worden ist, wird kein Signal vom Empfänger 12x erhalten, und wenn der Sender Hh angeschaltet worden ist, wird kein Signal vom Empfänger 12v erhalten, so daß folglich der Schluß gezogen werden kann, daß der Ort der Kreuzung P~ durch das vermessene Objekt belegt ist.

Aus dem Studium der Fig. 1 ergibt sich, daß, was tatsächlich gemessen worden ist, ein Abschnitt R', die abgeschirmte Länge, auf der Bezugslinie R^ zwischen Punkten T^ und T« ist, welche Punkte zwei Kreuzungen darsteXTen, dXe" am nächsten zueinander auf der Bezugslinie liegen und nicht abgeschirmt worden sind.

In Fig. 1 sind ferner in gestrichelten Linien ein plattenförmiges Objekt 10· und ein Objekt 10" mit linsenförmigem Querschnitt gezeigt. Es ist ersichtlich, daß bei diesen zwei Objekten die abgeschirmte Länge JR^ genau ihrer Ausdehnung längs der Bezugslinie R_ entspricht. Gleichzeitig ergibt sich aus Fig. 1, daß bei einem Objekt mit zumindest angenähertem Kreisquerschnitt, wie dies zum Beispiel bei einem Baumstamm 10 der Fall ist, die abgeschirmte Länge RJ_ mit einem praktischen Bedürfnissen genügenden Genauigkeitsgrad dem Durchmesser dieses Objekts entspricht, der mit der Bezugslinie R_ zusammenfällt. Die Querschnittsform der Objekte 10, 10· und 10^M kann in einen Kreis mit dem Durchmesser Rj_ zwischen den Punkten T^ und T^ einbeschrieben werden, oder es kann gesagt werden, daß die größte Abmessung dieser Form mit der Bezugslinie R^ zusammenfällt.

Wenn jedoch ein zu vermessendes Objekt 10"· eine andere Querschnittsform hat, zum Beispiel eine quadratische, wie dies gestrichelt in Fig. 2 gezeigt ist, so kann die abgeschirmte Länge R^_ zwischen den Punkten T^¹ und Tp¹ wesentlich länger sein als die Abmessung des Objekts längs der Bezugslinie R_-. Bei solchen Objekten wird somit keine zuverlässige Anzeige der Abmessung erhalten, jedoch eine "Vorhandensein-Anzeige". Die Elektronikeinheit 20 kann in diesem Fall so programmiert werden,

daß sie nur abgeschirmte Längen RJ_ größer als ein bestimmter Mindestwert beachtet, so daß nur Objekte aufwärts einer gewissen Größe angezeigt und kleinere Objekte wie zum Beispiel Abfallstücke 10a usw. mißachtet werden.

In Fig. 2 ist in größerer Einzelheit der Bereich der Vorrichtung von Fig. 1 dargestellt, der zwischen den Empfängern 12a, 12c und 12v, 12x liegt. Die Anzahl der Sender 11a, 11b, ... zwischen je zwei Empfängern ist größer als dasjenige was aus Gründen der Klarheit in Fig. 1 dargestellt worden ist. In der Praxis werden zum Beispiel 16 Sender zwischen zwei Empfängern mit einem Abstand von zum Beispiel c » 40 mm angeordnet werden, was bedeutet, daß der Abstandswert d zwischen zwei Empfängern bei etwa 2,5 mm liegt. Alle Sender zwischen zwei Empfängern plus einer der Empfänger können vorteilhaft zu einem einzigen Modul M zusammengfaßt werden, und bei Anwendung in der Sägeindustrie, können auf jeder Seite des zu messenden Objekts zum Beispiel 17 oder "18 solcher Module angeordnet werden, jeder mit 16 Sendern plus 1 Empfänger.

Eine dreieckförmige Zone mit Ecken bei 12b, 12v und 12x wird durch die Sender- und Empfängeranordnung nach Fig. 2 "überwacht".

Infrarotlicht wird vorteilhaft als ausgesendete und empfangene Strahlung benutzt, wodurch unter anderem Beleuchtungseinflüsse aus der Umgebung ausgeschaltet werden. Die Sender sind dann Infrarotlicht aussendende Dioden und die Empfänger sind auf Infrarotlicht ansprechende Fotodioden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden Vielfachempfänger anstelle von Einzelempfängern benutzt, zum Beispiel Doppel- oder Dreifachempfänger

wodurch das Auflösungsvermögen der Vorrichtung vergrößert wird. Eine weitere Verbesserung des Auflösungsvermögens wird erhalten, wenn als Empfänger ortspunktempfindliche Detektoren benutzt werden, die eine kontinuierliche Information bezüglich der Wanderung eines Lichtflecks auf der Detektoroberfläche geben. Solche Detektoren, die zum Beispiel von der Firma Hamatsu Corporation unter der Bezeichnung S 1352 erhältlich sind, umfassen zwei Signalelektroden, eine an jedem Ende der Detektoroberfläche und der von dem Lichtfleck erzeugte elektrische Strom wird in Beziehung zum Abstand des Lichtflecks von jeder Elektrode geteilt.

In Fig. 3a ist scheamtisch ein Einfachempfänger 12 mit einem einzigen Empfangselement 120 gezeigt, während Fig. 3b einen Doppelempfänger 12* mit zwei Empfangselementen 120·, 120" zeigt, welche Empfangselemente mit einem Abstand von 0,5 d angeordnet sind (das heißt mit demselben Abstand, den ein Empfänger zu dem nächst benachbarten Sender hat, siehe der Sender 12x in Fig. 1).

In Fig. 4a ist dargestellt, wie in einem Einfachempfänger 12 ein Auflösungsvermögen von 0,5 d auf der Bezugslinie R_ erhalten wird. Aus Fig. 4b wird ersichtlich, daß mit einem Doppelempfänger 12' eine Verdoppelung des Auflösungsvermögens, nämlich 0,25 d, auf der Bezugslinie erreicht wird. Mit dem oben erwähnten praktischen Wert von d_ = 2,5 mm wird also mit einem Einfachempfänger ein Auflösungsvermögen besser als 1,4 mm und mit einem Doppelempfänger ein Auflösungsvermögen besser als 0,7 mm erreicht.

In Fig. 5 und 6 sind zwei Alternativen zur Anordnung gegenüberliegender Sender- und Empfängermodule dargestellt. Die Anordnungsweise nach Fig. 6 gibt eine bessere Abdeckung eines vorgegebenen Meßbereichs mit dersel-

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- 20 -

ben Anzahl von Empfängern.

In Fig. 7 und 8 sind zwei Alternativen zum Beenden der Empfänger- und Senderreihen A_, E^ gezeigt, das heißt wie die Endbereiche dieser Reihen, das heißt die Endmodule gestaltet werden können. In den einzelnen Abschnitten in Fig. 7 und 8 ist jeder ein Modul fi bildender Abschnitt mit seiner Länge c_ und der Anzahl N_ seiner Sender gekennzeichnet. In der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der Endmodul MJ_ ein Halbmodul und in Fig. 8 ist der Endmodul MV_ ein "Leermodul·¹, das heißt es ist nur ein Empfängerpaar im gewöhnlichen Abstand c_ vorhanden.

Die Sender- und Empfängerreihen A., B_jsind in der Praxis durch gerade, langgestreckte Träger, Meßschienen, bestimmt, in denen die Module mit den Sendern und Empfängern und ihren Anschlußleitern angeordnet sind und die zu Meßrahmen verbunden sind. Im Hinblick auf die früher genannten Werte, die für die Anwendung in der Sägeindustrie geeignet sind, ist eine normalerweise 17 oder 18 Module umfassende Schiene, jeder Modul mit 16 Sendern plus einem Empfänger, ungefähr 65 bis 70 cm lang.

In Fig. 9 sind vier verschiedene Ausführungsformen solcher Meßrahmen gezeigt. In Fig. 9a ist die einfachste Ausführungsform mit zwei Schienen A_J_, JBJ_ gezeigt, die für Messungen in einer Richtung und entsprechend zu Fig. 1 bestimmt ist. Es versteht sich, daß die Schienen Aj^, J3J_ auch in anderer Lage als der vertikalen angeordnet werden können, zum Beispiel horizontal oder schräg. In Fig. 9b ist eine erste AusfUhrungsform zur Messung in zwei Richtungen gezeigt. Die Schienen Aj^ und B±_ sind durch zwei weitere Schienen AA' und BB* zur Bildung eines Meßrahmens mit vier Arbeitsseiten ergänzt.

Die Ausführungsform nach Pig. 9c ist ebenfalls zur Messung in zwei Meßrichtungen bestimmt und unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 9b nur dadurch, daß der die Schienen AJ^, B^, AA", BB" umfassende Meßrahmen um 45 Grad gedreht ist. Die Ausführungsform nach Fig. 9d ist zur Messung in drei Meßrichtungen bestimmt und kann als Verschmelzung der Ausführungsformen von Fig. 9a und 9c aufgefaßt werden. Der Grund für die Ausbildung der Meßvorrichtungen mit mehreren Meßrichtungen liegt darin, daß mit einer Meßrichtung die Ausdehnung des gemessenen Objektes nur längs einer Bezugslinie R_- (die parallel zu den entsprechenden Schienen verläuft) gemessen werden kann, während die Ausdehnung des Querschnitts zum Beispiel im rechten Winkel zu dieser Linie und/oder die Kontur des Querschnitts nicht ermittelt werden kann. Vorrichtungen mit mehreren Meßrichtungen eignen sich zum Beispiel zum Ermitteln der Ovalform und/oder der Krümmung eines Baumstamms usw.

Bei Objekten mit sich verändernden Querschnitten,

'20 zum Beispiel Baumstämmen, die, wie bekannt, sich vom Wurzelende zum Wipfelende verjüngen, wird die Messung in mehreren Querschnittsebenen wiederholt, während das gemessene Objekt in seiner Längsrichtung in bekannter Weise durch die Meßvorrichtung zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 1 m/Sekunde gefördert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einem solchen Fall ein Verfahren mit selektiver Abtastungsamplitude in der folgenden Weise angewandt:

Der Baumstamm wird in üblicherweise befördert und bei der ersten Messung werden neben einem Durchmesserwert auch zwei absolute Orte längs der Reihen A_ und B entsprechend den zwei Endpunkten des Durchmessers ermittelt. Bei der nächsten Messung und ebenso bei den darauffolgenden

Messungen werden nur zwei kleinere Bereiche abgetastet, von denen jeder einen der zwei zuletzt ermittelten absoluten Werte enthält. Anstatt immer längs der ganzen Reihen A_ und JB abzutasten, werden nur zwei kleinere Bereiche abgetastet, das heißt die verbleibenden Bereiche, wo kein Meßergebnis erwartet werden kann, werden ausgeschieden. Der Vorteil bei diesem Verfahren ist der, daß der sogenannte Diagonalfehler, verursacht durch die Vorwärtsbewegung des Objekts während der Messung vermindert wird. Während in der Sägewerkspraxis normalerweise 40 vollständige Abtastungsdurchläufe pro Sekunde gemacht werden können, werden durch das Verfahren der selektiven Abtastungsamplitude bis zu 100 Abtastungsdurchläufe pro Sekunde erreicht.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann leicht entsprechend besonderer Wünsche im Hinblick auf Auflösungsvermögen, Ausmaß der Messung usw. durch Ausstattung

der Schienen in unterschiedlichen Weisen angepaßt werden.

Bei Anwendung des Verfahrens mit der selektiven Austastungsamplitude können ein oder mehrere Mikrocomputer des Typs 8088 der Firma "Intel" oder entsprechende Prozessoren vorteilhaft als "intelligente Elektronik¹¹ benutzt werden. Mit Hilfe von Informationen bezüglich des Vorwärtstransports des gemessenen Objekts, das heißt seiner Bewegung längs oder durch den Meßrahmen (welche Informationen leicht in bekannter Weise zum Beispiel mittels eines dem Förderer zugeordneten Pulsgenerators erhalten werden können), können selbst die Länge und der gesamte Rauminhalt eines gemessenen Objekts in so einer Elektronikeinheit ermittelt werden.

Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm des elektronischen Funktionsablaufs (der Elektronikeinheit 20) der Vorrich-

tung nach der Erfindung. Die verschiedenen Blocks stehen für die folgenden Funktionen: Der Block "Master CPU" steht für Systemorganisation, externe Kommunikation, Anwendungsberechnungen und Systemtestabwicklungen. Es sei hervorgehoben, daß jede Meßrichtung ihre eigene "Master CPU" hat, wobei eine von ihnen jedoch gleichzeitig als Systemmastereinheit für die gesamte Vorrichtung arbeitet, wenn mehrere Meßrichtungen vorgesehen sind.

Der Block "Abtastung CPU" steht für Abtastung-Steuerung, erste Auswertung und interne Tests. Der "Decoder" bewirkt Übersetzung digitaler Adressen zu einzelnen Sendern und ermöglicht die Auswahl einzelner Empfänger. "Senderansteuerung" steuert die einzel ausgewählten Sender an, der Doppelblock "Sender/Empfänger" steht für die Meßschienen mit zum Beispiel IR LEDs und Fotodioden. Der Block "Empfänger-Verstärker" verstärkt Empfängersignale zu dekodierbaren Anzeigen.

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objektes in einer Meßzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzone von einer Anzahl ortsfester Strahlungssender und -empfänger gebildet wird, die auf zumindest zwei gegenüberliegenden, die Meßzone flankierenden Seiten angeordnet sind, so daß sich die zwischen ihnen verlaufenden Strahlungswege in der Meßzone überschneiden, daß die Sender und Empfänger mittels einer Elektronikeinheit durch Aktivierung dieser Sender und dieser Empfänger nach Art eines Abtastungsdurchlaufs gesteuert werden, indem die Sender einzeln nacheinander und die Empfänger in vorgegebenen Gruppen von einem oder mehreren nacheinander aktiviert werden, daß die Abschirmung einzelner Strahlungswege durch das Objekt mittels der Elektronikeinheit erfaßt wird durch Erzeugung eines Netzwerks dieser Strahlungswege, die sich in einem Netzwerk vorbestimmter Ortskreuzungen treffen, daß die Orte dieser Kreuzungen gespeichert werden, und daß eine Abmessung des Objekts längs einer Linie in der Meßzone auf der Grundlage der

von dem Objekt abgeschirmten und nicht abgeschirmten Kreuzungen bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objektes in einer Meßzone und zur Messung der Ausdehnung des Objektes längs einer in der Meßzone gelegenen Bezugslinie mit einem von der Querschnittsform des Objektes abhängigen Genauigkeitsgrad, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl ortsfester Strahlungssender und -empfänger so angeordnet wird, daß die Strahlungswege in der Meßzone einander kreuzen, daß mittels einer Elektronikeinheit die Abschirmung einzelner Strahlungswege durch das Objekt erfaßt wird, indem die Sender und die Empfänger, die beide auf zumindest zwei gegenüberliegenden, die Meßzone flankierenden Seiten angeordnet sind, und zwar die Empfänger jeweils in geringerer Anzahl als die Sender, gesteuert durch die Elektronikeinheit aufeinanderfolgend in einem Abtastungsdurchlauf aktiviert und desaktiviert werden, dadurch daß die Sender einer nach dem anderen an- und ausgeschaltet und die Empfänger in einer Gruppe nach der anderen im selben Schritt wie die Sender aktiviert und desaktiviert werden, wobei jede Gruppe einen oder mehrere Empfänger umfaßt, jeder angeschaltete Sender Strahlung längs divergierender Wege auf eine Anzahl von Empfängern auf der gegenüberliegenden Seite aussendet und jeder aktivierte Empfänger Strahlung auf konvergierenden Wegen von einer Anzahl von Sendern au*f der gegenüberliegenden Seite empfängt, wodurch in der Meßzone ein Netzwerk von Strahlungswegen erzeugt wird, die einander in Kreuzungen in festen, in die Elektronikeinheit eingespeisten Orten schneiden, und daß in der Elektronikeinheit auf der Grundlage der unterbrochenen Strahlungswege festgestellt wird, welche Kreuzungen durch das Ob-

jekt besetzt sind, wobei die Ausdehnung des Objekts längs der Bezugslinie mit dem genannten Genauigkeitsgrad mittels zweier nicht abgeschirmter Kreuzungen, zwischen denen eine Reihe abgeschirmter Kreuzungen liegt, auf der Bezugslinie bestimmt wird, und daß der Abtastungsdurchlauf möglicherweise in einer Reihe von Querschnittsebenen des Objekts wiederholt wird, wenn das Objekt in bekannter Weise im rechten Winkel zu den Querschnittsebenen an den Sendern und Empfängern vorbeibewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bezugslinien in gewünschten Winkeln zueinander, wie zum Beispiel 90 Grad, benutzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß

: eines Abtastungsdurchlaufs auf der Grundlage eines vorhergehenden Abtastungsdurchlaufs am selben Objekt festgelegt wird und kleiner ist als der maximale Abtastungsdurchlauf.
5. Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objekts in einer Meßzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzone von einer Anzahl ortsfester Strahlungssender und -empfänger gebildet wird, die auf zumindest zwei gegenüberliegenden, die Meßzone flankierenden Seiten angeordnet sind, so daß sich die zwischen ihnen verlaufenden Strahlungswege in der Meßzone überschneiden, daß die Sender und Empfänger mittels einer Elektronikeinheit gesteuert werden, daß die Abschirmung einzelner Strahlungswege durch das Objekt mittels dieser Elektronikeinheit erfaßt wird durch Erzeugen eines Netzwerks dieser Strahlungswege, die sich in einem Netzwerk vorbestimmter Ortskreuzungen treffen,

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daß die Orte dieser Krezungen in der Elektronikeinheit gespeichert werden, daß eine Abmessung des Objektes längs einer Linie in der Meßzone auf der Grundlage der von dem Objekt abgeschirmten und nicht abgeschirmten Kreuzungen bestimmt wird, daß das Objekt, von dem bekannt ist, daß es längs dieser Bezugslinie in der Meßzone an aufeinanderfolgenden Stellen seiner Länge in der Größe abnimmt, durch die Meßzone in Richtung seiner Länge bewegt wird, und daß die Sender und Empfänger bei jeder Messung längs seiner Länge ausgehend von der vorherigen Messung gesteuert werden, wobei die Geschwindigkeit jeder Messung beschleunigt wird gegenüber dem wie sie wäre, wenn jede Messung auf der Grundlage aller dieser vorbestimmten Ortskreuzungen erfolgen würde.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger in geringerer Anzahl als die Sender angeordnet werden, wobei jeder Empfänger Strahlung von einer Vielzahl dieser Sender empfängt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender oder Empfänger jeweils längs ihrer, die Meßzone flankierenden Seite in vorbestimmten Abständen angeordnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch g e kennzeichnet, daß die Sender und Empfänger nach Art eines Abtastungsdurchlaufs gesteuert werden, indem die Sender einzeln nacheinander und die Empfänger in vorbestimmten Gruppen von einem oder mehreren nacheinander aktiviert werden.
9. Vorrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objektes (10) in einer Meßzone (E) und zur Messung der Ausdehnung des Objektes längs einer in der Meßzone gelegenen Bezugslinie (R) mit einem von der Querschnittsform

des Objektes abhängigen Genauigkeit durch das Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- eine Trageinrichtung (25) für das Objekt,

- mehrere Strahlungssender (11) und -empfänger (12), die so angeordnet sind, daß Strahlungswege (111) zwischen ihnen einander in der Meßzone kreuzen,

- eine mit den Sendern und Empfängern verbundene Elektronikeinheit (20), die auf der Basis von durch das Objekt abgeschirmten Strahlungswegen ein "Vorhandensein^H-Ergebnis liefern kann,

- wobei auf jeder von zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten der Trageinrichtung in unveränderlichen Abständen (0,5 a) von dieser die Empfänger in vorbestimmten Abständen (c) und zwischen zumindest einigen Paaren benachbarter Empfänger zumindest zwei Sender In geringeren Abständen (d) so angeordnet sind, daß sie in der Meßzone ein Netzwerk einander verbindender Strahlungswege mit einer Vielzahl von Kreuzungen (P-, P~) erzeu- gen,

- wobei des weiteren die Sender bei Aktivierung durch die Elektronikeinheit Strahlung längs divergierender Wege zu einer Mehrzahl von Empfängern auf der gegenüberliegenden Seite aussenden können, um anschließend desaktiviert zu werden, die Empfänger bei Aktivierung durch die Elektronikeinheit Strahlung längs konvergierender Wege von einer Mehrzahl von Sendern auf der gegenüberliegenden Seite empfangen können, um anschließend desaktiviert zu werden,

- und die Elektronikeinheit mit den Orten der Kreuzungen gespeist und programmiert werden kann, um aufeinanderfolgend die Sender einer nach dem anderen zu aktivieren und zu desaktivieren sowie im selben Schritt von den

Empfängern eine Gruppe nach der anderen zu aktivieren und au desaktivieren, wobei jede Gruppe einen oder mehrere Empfänger umfaßt, und um auf der Grundlage der unterbrochenen Strahlungswege zu bestimmen, welche Kreuzungen durch das Objekt besetzt sind, und daraus auf das Vorhandensein eines Objektes vorbestimmter Mindestgröße in der Meßzone zu schließen, sowie mit dem genannten Genauigkeitsgrad auf die Ausdehnung des Objektes längs der Bezugslinie Rückschlüsse zu ziehen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11) und Empfänger (12) auf jeder Seite der Trageinrichtung· (25) in Reihen (A, B) angeordnet sind, die parallel zur Bezugslinie (R) in gleichen Abständen (0,5 a) von dieser in der vermessenen Querschnittsebene des Objektes (10) liegen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Auflösungsvermögens der Vorrichtung zumindest einige Empfänger als Vielfach-Empfänger (12·) ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11) und Empfänger (12) auf einer Seite der Trageinrichtung

(25) relativ zu den Sendern und Empfängern auf der gegenüberliegenden Seite zum Beispiel um die Hälfte des Empfängerabstandes (0,5 c) verschoben sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Sender (11) und/oder der Empfänger (12) auf einer Seite der Trageinrichtung (25) größer ist als auf der gegenüberliegenden Seite.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß, um zu verhindern, daß Meßergebnisse in Randbereichen dieser Reihen (A, B) schlechter werden, die Anzahl der Sender (11) zwischen einem Randpaar von Empfängern (12) auf zumindest einer Seite der Trageinrichtung geringer ist als die normale Anzahl zwischen zwei Empfängern und einen der folgenden Werte hat: 0 oder 0,5 N, wobei N diese normale Anzahl ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sender (11) zwischen zwei Empfängern (12) plus ein Empfänger zu einem Modul (M) zusammengefaßt sind, der eine Einheit bildet, die mit anderen gleichen Einheiten zu einer Meßschiene (A', Β») zusammengebaut werden kann.